扎西水电站初步设计

扎西水电站初步设计

水轮机选型说明书

学校：武汉大学

院系：动力机械学院

专业：能源动力及其自动化

姓名：王春刚

学号：2008302650085

指导老师：于波

日期：2011/06/30

目录

水轮机选型课程设计 (3)

一、ZX水电站水轮机选型计算 (4)

1.ZX水电站基本资料 (4)

2.选型计算过程 (5)

3.确定水轮机的安装高程 (6)

二、绘制水轮机运转综合特性曲线图 (8)

1.绘制等效率曲线: (8)

2.绘制功率限制线： (12)

3.绘制等吸出高度线： (13)

4.绘制运转综合特性曲线： (14)

三、蜗壳水力设计 (14)

四、水轮机尾水管设计 (18)

五、参考文献 (18)

六、附录 (18)

2【摘要】

实际运用水轮机选型和设计的基本原理和过程，查阅相关设计资料，对扎西水电站的蜗壳，水轮机参数，尾水管等进行了设计，并绘制了原型水轮机的运转综合特性曲线图。设计过程中利用了autocad，matlab，office和photoshop等实用工具软件，利用各个软件的优势自动处理数据和作图，增强了数据的精确度和效率。

【关键字】

水电站混流式水轮机蜗壳尾水管特性曲线

【abstract】

Practical application of hydraulic turbine type design and basic principle and process, related to design data,the spiral,turbine hydropower ZX,parameters,etc,and draw the prototype design of turbine performance curve.The design process,using autocad,office and matlab tools,such practical photoshop

using various software automatic data processing and mapping.enhance the accuracy and efficiency of the data.

【key word】

Hydropower station mixed-flow turbine

volute draft tube characteristic curve

水轮机选型课程设计

一、ZX水电站水轮机选型计算

1.ZX水电站基本资料

ZX水电站位于长江流域资水干流。ZX水库坝址以上控制流域面积22640平方公里，年径流总量196亿立方米，水库总容量35.7亿立方米，调节库容22.6亿立方米，是一座以发电为主，兼顾防洪、航运、养殖等综合利用的不完全年调节水库。

水库流域地处亚热带季风气候，每年4~6月雨水集中，占年总雨量的50~ 60%，夏秋季多干旱，径流分配不均，丰枯流量变化大。实测最大流量为10400秒立方米，实测最小流量为39.4秒立方米。

ZX水库地理位置优越，库容较大。坝址地形条件好，坝址岩石为石英沙岩。坝型为单支墩大头坝。电站为岸边式厂房，位于大坝右边。有公路与电站相通，交通比较方便。河流水质较好，泥沙含量不大。

ZX水电站建成后将投入省区电网运行，电力系统设计水平年最大负荷为2000MW。该电站将成为电力系统的主力电站，担负系统调频、调峰的重要任务。通过流域规划和动能经济比较，电站特征参数如下。

电站形式：坝后式，岸边厂房，单元引水，具有不完全年调节水库

总装机容量：450MW

电站水头：Hmax=73.6m Ha=65.76m Hmin=46.8m Hr=59.8m

水电站最低尾水位：94.6m

电网最大负荷：2000MW

电站在系统中的作用：系统主力电站。担负系统调频、调峰的重要任务

其他：装机容量450MW；保证功率（P=0.9）123MW；年平发电量22.9亿度；

2.选型计算过程

1)机组选择

总装机容量为450MW，初步拟定机组台数为4台.8台则单机容量为

112.5MW.56.25MW。首先对四台机组情况进行计算

水电站为坝后式，额定水头为：Hr=59.8m

，比转速

s

n=

又因为有效水头范围为46.8~65.76m，根据水轮机机型谱，参看设计手册P51，选择HL220-46（30~70的工作头）

2)计算水轮机参数

3)水轮机转轮标称直径D1;

水轮机额定功率Pr=Ng/ηg=112.5MW/0.98=114796KW

ηg为同步发电机效率，此设ηg为0.98；

Pg为每台机的出力。

查转轮谱参数（课本P329），

得：设计单位流量Q11=1140L/s,

设计单位转速n11=71r/min，

最优单位转速n110=70r/min

取最优单位转速与功率限制线的交点，查模型综合特性曲线得：

Q11r=1140L/min，对应的模型效率为ηM=0.89

取效率修正值Δη=3％（Δη=0.02~0.03）

则额定工况原型水轮机ηp=ηM+Δη=0.89+0.03=0.92

水轮机转轮直径为：1 4.91D m =

==查设计手册P51，介于450到500之间。

450不能保证发出额定功率，故取标准值D1=500cm=5.0m

4)水轮机额定转速

n;

n 108.3===查看水轮机设计手册P54表4-1，n 介于107~125之间，选n=125r/min 5)水轮机效率修正及换算

;

max 01(1)1(10.92)0.95m ηη=−−=−−=000.950.920.03

p m ηηη∆=−=−=额定工况水轮机的效率为

0.890.30.92

m ηηη=+∆=+=6)水轮机最大允许吸出高度Hs ；

由课本P328附表2得σM=0.133，

根据以往设计经验取空蚀安全系数K=1.6

94.61010 1.60.13359.8 2.831900900

s m r E H K H δ=−−=−−××=−E 为电站海拔高程，即最低尾水位

7)水轮机飞逸转速nR

课本P82表5−4得：

n11R=133

111133228.2(/min)R R

n n r ===3.确定水轮机的安装高程

选立轴混流式，由水轮机转轮型谱得：导叶相对高度为0.25

D1=5m ，则b0=0.25×5=1.25m ，

安装高程

Ei=Hs+E+b0=-2.831+94.6+1.25=93.019m 4.检验水轮机工作范围

1）额定工况的单位流量